Улитич О.Ю., к.т.н., кафедра ДСМ, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ). Определение эффективности работы одноковшовых погрузчиков и расчет их оптимальных параметров осуществляется на основании анализа системы показателей эффективности техники [1]. В качестве основных показателей используют ряд величин: производительность машины - П = q*k1/tц, удельная производительность - Пуд= q/m*tц, удельная энергоемкость - Nуд= N*tц/q*k1, удельная материалоемкость - mуд= m*tц/q*k1. Показатели удельной энергоемкости Nуди удельной материалоемкости mудв ряде случаев не дают однозначного ответа по эффективности анализируемой техники. Возникает необходимость выбора машины по двум отдельным противоречивым показателям. Эту неопределенность можно устранить путем введения обобщенного показателя эффективности ПNm[1]. Показатель ПNmпредставляет отношение удельной энергоемкости машины Nудк удельной производительности Пуд. Последняя является обратной величиной показателя удельной материалоемкости mуд. Показатель ПNmне получил широкого распространения. Требуется анализ показателя ПNmс целью обоснования его применения для оценки эффективности и определения оптимальных технических параметров погрузчика. Обобщенный удельный показатель энергоемкости и материалоемкости имеет вид:
 где q - вместимость ковша (м3); k1= 3600*kи*kн/kр, kи- коэффициент использования машины по времени (kи=0,65…0,85); kн- коэффициент заполнения рабочего органа материалом, использования грузоподъемности и др.; kр- коэффициент разрыхления материала; tц- время рабочего цикла, с. Обобщенный показатель эффективности ПNmопределяется зависимостью:
 (1)
или
 (2) Наиболее эффективная машина должна иметь наименьшее значение ПNm→ min. Анализ зависимостей (1) и (2) показывает, что минимальное значение ПNmимеет при определенной величине массы машины m и величине энергонасыщенности машины N/m. Оптимальную массу машины (mопт.) получают из условия ∂ПNm/∂m = 0, что следует из формулы (1). Оптимальное значение энергонасыщенности (N/m)оптполучают из формулы (2) по соотношению: ∂ПNm/∂(N/m) = 0. В соотношениях (1), (2) параметры N, m, qn, Gгр, lxрассматриваются как независимые переменные. В действительности вместимость ковша qnизменяется с ростом типоразмера погрузчика. Это известное положение следует из условия подобия погрузчиков как механических объектов [1]. График на рис.1 иллюстрирует это положение.
 Рис. 1. Изменение вместимости ковша q в зависимости от мощности двигателя погрузчика N по закону подобия q=KqN, коэффициент подобия Kq=(0,1…0,2)10-4 м3/Вт Вместимость ковша погрузчика qп изменяется с ростом мощности погрузчика N по закону подобия: qn=kqN. Здесь kq размерный коэффициент подобных преобразований kq(0,15…0,2)10-4, м3/вт. В этом случае оптимальную массу рассчитывают по формуле:
 (3) Оптимальная энергонасыщенность (N/m)оптопределяется на основании зависимости:  (4)
Графики зависимости показателя ПNmот массы (m) и энергонасыщенности N/m погрузчиков приведены на рис.2 и рис.3.
 Рис.2. График изменения обобщенного удельного показателя энергоемкости и материалоемкости ПNmв зависимости от массы m одноковшового фронтального погрузчика мощностью N=100 кВт, вместимостью ковша q=1,8 м3, при дальности транспортирования lх=15 м, при разработке грунта прочностью Куд= 0,12 МПа. 
Рис.3. График изменения обобщенного удельного показателя энергоемкости и материалоемкости ПNmв зависимости от массы энергонасыщенности N/m одноковшового фронтального погрузчика мощностью N=100 кВт, вместимостью ковша q=1,8 м3, при дальности транспортирования lх=15 м, при разработке грунта прочностью Куд= 0,12 МПа. Из анализа графиков следует, что показатель ПNmизменяется в зависимости от технических параметров машины N, m, qn, Gгри условий эксплуатации kуд.э, дальности холостых перемещений погрузчика lxи ряда других. Максимальное значение ПNmимеет место в заданных условиях эксплуатации при оптимальных значениях N, m и qn. Оптимальные параметры, рассчитанные по формулам (3), (4) обеспечивают работу погрузчика с минимальными для заданных условий эксплуатации энергоемкостью и материалоемкостью. Выводы. На основании рассчитанных показателей (m) и (N/m) можно осуществлять выбор погрузчика в зависимости от условий эксплуатации. Обобщенный показатель ПNmобоснованно отражает уровень эффективности погрузчика и может быть использован в процессе решения вопросов оценки эффективности погрузчиков вместо двух отдельных показателей Nуди mуд. Выбирать машину следует по оптимальным значениям основных технических параметров: оптимальной массе mопт и оптимальной энергонасыщенности (N/m)опт, которые рассчитываются методом минимизации математической модели времени рабочего цикла [1]. Машины с параметрами m и N/m ближайшими к расчетным обеспечивают высокую эффективность работы. Литература. 1. Определение параметров и выбор землеройных машин: учеб.пособие. / В.И.Баловнев; - Москва-Омск: ЗАО "Полиграф", 2010. - 224 с.
| 